Desenvolvimento de nanopartículas de zeína contendo y-orizanol

Abstract

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de nanopartículas de zeína com adequada estabilidade física para liberação de ?-orizanol, uma mistura de ésteres do ácido trans-ferúlico com álcoois triterpênicos. Apesar de suas propriedades funcionais, o emprego deste fitoesterol em alimentos tem sido consideravelmente limitado devido à sua baixa solubilidade em água e baixa biodisponibilidade. Sendo assim, o emprego de nanopartículas surge como uma estratégia viável para promoção da dispersibilidade do ?-orizanol em água, e proteção destas moléculas frente à degradação física e química. Dentre os materiais utilizados no preparo de nanopartículas para o emprego em alimentos, a zeína surge como uma alternativa interessante, sobretudo por ser uma proteína insolúvel em água e capaz de incorporar substâncias hidrofóbicas. No entanto, as nanopartículas de zeína tendem a apresentar baixa estabilidade em meio aquoso, principalmente devido a interações hidrofóbicas, o que dificulta seu emprego, sobretudo em produtos majoritariamente aquosos. Diferentes moléculas vêm sendo utilizadas como o intuito de estabilizar fisicamente nanopartículas de zeína, destacando-se os tensoativos e o polissacarídeos, que atuam conferindo estabilização eletrostática e/ou estérica às nanopartículas proteicas. Desta forma, foram desenvolvidas nanopartículas de zeína na ausência de tensoativos (NZ) e na presença de Kolliphor P188 (NZK), e foram estudados os efeitos da interação destes sistemas com os polissacarídeos alginato de sódio, goma arábica, e quitosana de alta, média ou baixa massa molar. Observou-se que todos os polissacarídeos proporcionaram um aumento no potencial zeta das nanopartículas, e as interações entre os nanocarreadores e os polissacarídeos puderam ser caracterizadas por espectroscopia no infravermelho e microcalorimetria exploratória diferencial. Porém, em estudo de estabilidade física acelerada, verificou-se que o alginato de sódio e a goma arábica reduzem significativamente a estabilidade física das nanopartículas, enquanto a quitosana proporcionou um aumento significativo da estabilidade física do sistema nanoparticulado. Adicionalmente a interação entre as nanopartículas e o alginato de sódio proporcionou uma redução da eficiência de liberação do ?-orizanol, enquanto não houve diferença nas amostras que interagiram com a goma arábica, e aquelas incubadas com quitosana demonstraram um aumento significativo da eficiência de dissolução. O efeito antioxidante do ?-orizanol foi maximizado através da encapsulação dos fitoesteróis quando comparado com o ?-orizanol livre, demonstrando maioratividade antioxidante quando as nanopartículas que interagiram com quitosana foram avaliadas. Sendo assim, a quitosana apresenta melhor capacidade de estabilização das nanopartículas de zeína, apresentando, também, um aprimoramento das propriedades físico-químicas, de liberação do ?-orizanol, e da atividade antioxidante dos fitoesteróis. Dentre as amostras avaliadas, as nanopartículas estabilizadas com quitosana de média massa molar, NZ-QMMM, apresentaram propriedades mais promissoras, sendo selecionadas como a formulação mais propícia para emprego na indústria aimentícia.

Abstract : This study aims to develop physically stable zein-based nanoparticles for the delivery of ?-oryzanol. Nonetheless, the use of ?-oryzanol, a mixture os trans-ferulic acid triterpene alcohols esters, in the food industry has been limited due its low water solubility and low bioavailability. Therefore, the use of nanoparticles seem to be a viable approach to overcome the ?-oryzanol physicochemical problems and protect it against physical and chemical degradation. Among food grade biomaterials used to prepare nanoparticles, zein is a interesting candidate since it is a water insoluble protein capable of incorporating hydrophobic bioactive substances. However, zein-based nanoparticles tend to have low physical stability in aqueous media, mainly due to hydrophobic interactions, which makes it difficult to use them, above all in aqueous products. Different molecules have been used to enhance physical stability to zein nanoparticles. Among them, surfactants and polysaccharide have been widely used due their properties to provide electrostactic and/or steric stabilization to protein-based nanocarriers. Thus, zein nanoparticles were developed in the absence of surfactant (NZ) and in the presence of Kolliphor P188 surfactant (NZK). The effect of sodium alginate, Arabic gum, and chitosan (high, medium and low molecular weight) on NZ and NZK stabilization were studied. Polysaccharide-nanoparticles interaction were verified by nanocarriers phydicochemical properties changes, as well as infrared spectroscopy and differencial scan micro-calorimetry. Accelerated physical stability assay showed that sodium alginate and Arabic gum were able to decrease significantly the physical stability of nanoparticles, while chitosan highly increase protein-polysaccharide core shell nanoparticles stability. Besides that, sodium alginate-nanoparticles interaction provided a decrease on dissolution efficiency of ?-oryzanol, while there was no changes when Arabic gum was used. On the other hand, when chitosans were used a significant increase on dissolution efficiency were observed. The antioxidant effect of ?-oryzanol was maximized by phytosterols encapsulation, compared with free ?-oryzanol, showing higher antioxidant activity when nanoparticles interacted with chitosan. So, chitosans shown higher zein nanoparticles stabilization capability, promoting, also, an enhancing of physicochemical, ?-oryzanol release, and phytosterols antioxidant activity properties. Among all formulations evaluared, medium molecular weight chitosan stabilized nanoparticles prepared in the absence of surfactant (NZ-QMMM) shown morepromising properties, being selected as the drug delivery system more likely to be able to be used on food industry.